基于GIS Office及MapSource等軟件實現(xiàn)直角坐標(biāo)批量導(dǎo)入手持式GPS儀的方法研究

姜健發(fā)，喬志國

(1.云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000;2.大理州水利水電勘測設(shè)計院 ,云南 大理 671000)

基于GIS Office及MapSource等軟件實現(xiàn)直角坐標(biāo)批量導(dǎo)入手持式GPS儀的方法研究

姜健發(fā)1，喬志國2

(1.云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000;2.大理州水利水電勘測設(shè)計院 ,云南 大理 671000)

介紹ArcGIS、MapSource及Unistrong GIS Office軟件的性能、特點及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換原理。分析當(dāng)前地理坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中存在的問題。以云南貢山縣森林資源調(diào)查樣地號坐標(biāo)輸入為例，應(yīng)用EXCEL、GIS Office軟件生成手持或GPS儀常用的GPX 交換格式航點信息，借助MapSource軟件將航點信息批量導(dǎo)入手持式GPS儀，解決了MapSource、GPS無法批量輸入航點坐標(biāo)的不足，提高了工作效率。

手持式GPS儀；直角坐標(biāo)；批量導(dǎo)入；GIS Office；MapSource

在國家森林資源連續(xù)清查時，對已布設(shè)的固定樣地的尋找、復(fù)位中，將采集的樣地航跡和樣地西南角坐標(biāo)點輸入GPS中。在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查時，通常根據(jù)森林資源連續(xù)清查樣地的變動系數(shù)，確定全縣應(yīng)布設(shè)的總體樣地數(shù)，然后在電腦上布設(shè)樣地點、最后將樣地點傳輸?shù)紾PS 中供導(dǎo)航使用。將樣地的樣地號及樣地點地理坐標(biāo)(公里網(wǎng)坐標(biāo))X、Y數(shù)據(jù)輸入GPS 中，常用的有3 種方法：以人工方式輸入到GPS中，或在MapSource軟件中逐點輸入，完成后再把數(shù)據(jù)傳送到手持GPS 儀上；利用編程將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapSource 可識別的GPX 文件，然后再傳送到GPS 上;利用其它的輔助軟件如“GIS幫幫”，“MapSource助手”， MapGIS軟件來最終生成MapSource可識別的GPX文件[1-6]。然而，這些方法各有缺陷。第一種方法的主要問題是當(dāng)需要錄入大量的樣地點數(shù)據(jù)時花費時間較長，而且很容易出錯；第二種方法雖然比第一種方法快捷，且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)點批量輸入，然而，對于非計算機(jī)專業(yè)的外業(yè)人員來說，編程要求較高，不能在短時間內(nèi)輕易掌握；第三種方法就是利用輔助軟件輕易地完成，然而，輔助軟件如“GIS幫幫”、“MapSource助手”，“航跡狗”等輔助軟件不容易獲得[1-6]，而且有的輔助軟件需要支付費用。

經(jīng)過長期實驗以及幾個縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查樣地點數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入的實踐，發(fā)現(xiàn)借助Microsoft Excel 2003， MapSource，GIS Office軟件生成交換GPX文件，可實現(xiàn)樣地點數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入手持式GPS儀。

1 ArcGIS、MapSource、UniStrong GIS Office和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換原理

ArcGIS是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(Environment System Research Institute，ESRI)于1978年開發(fā)的GIS系統(tǒng)。它包含了一系列部署GIS的框架: ArcGIS Desktop、ArcGIS Engine、服務(wù)端GIS、移動GIS。ArcGIS Desktop由ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox 3個用戶桌面組件組成。ArcMap是一個可用于數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、分析等的應(yīng)用程序，如實現(xiàn)地圖制圖、編輯、分析等。ArcMap包含一個復(fù)雜的專業(yè)制圖和編輯系統(tǒng)，它既是一個面向?qū)ο蟮木庉嬈?，又是一個數(shù)據(jù)表生成器。ArcMap提供了數(shù)據(jù)視圖和布局視圖2種類型的地圖視圖。在數(shù)據(jù)視圖中，用戶可以對地理圖層進(jìn)行符號化顯示、分析和編輯GIS數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)視圖是任何一個數(shù)據(jù)集在選定的一個區(qū)域內(nèi)的顯示窗口。在布局視圖中，用戶可以處理地圖的頁面，包括地理數(shù)據(jù)視圖和其他數(shù)據(jù)元素，比如圖例、比例尺、指北針等[7-9]。

MapSource是Garmin(“佳明”)公司開發(fā)的專門用于對Garmin GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、編輯的應(yīng)用軟件，主要用來坐標(biāo)定位，航點、航線管理和數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出等操作，支持多種數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入和導(dǎo)出，如GPS交換格式(*.gpx)、MPS文件(*.mps)、LOC文件(*.loc)、數(shù)據(jù)庫文件(*.gdb)，是手持式GPS和計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和溝通的一款通用工具軟件。Mapsource軟件數(shù)據(jù)交換主要是通過GPS交換格式文件(.gpx)來實現(xiàn)[13-16]。

Unistrong GIS Office軟件是北京合眾思壯公司開發(fā)的一款 GPS配套軟件，是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、地圖功能、GIS數(shù)據(jù)操作的應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)導(dǎo)入的文件類型有任務(wù)文件、SHP或MIF文件、特征文件、導(dǎo)航數(shù)據(jù)文件等，數(shù)據(jù)導(dǎo)出的文件類型有SHP文件、MIF文件、DXF文件、CSV文件、特征庫文件、航點/航線文件、XLS文件。但不能將樣地數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入手持式GPS儀。

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換對于測量和點位數(shù)據(jù)導(dǎo)入相當(dāng)重要，常用的有3種坐標(biāo)表示方法：大地坐標(biāo)系、空間直角坐標(biāo)系、平面坐標(biāo)系。通常說的WGS-84坐標(biāo)系是地心坐標(biāo)系，橢球采用國際大地測量與地球物理聯(lián)合會17屆大會測量常數(shù)推薦值，是一個國際協(xié)議地球參考系統(tǒng)(ITRS)。Beijing 54坐標(biāo)系為參心坐標(biāo)系，采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基參數(shù)。Xi’an 80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球采用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會16屆大會測量常數(shù)推薦的數(shù)據(jù)，即IAG 75地球橢球體。坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換具有相當(dāng)?shù)膰?yán)密性，同一橢球基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換是嚴(yán)密的，而在不同的橢球基準(zhǔn)面之間的轉(zhuǎn)換是不嚴(yán)密的。如WGS-84坐標(biāo)系和Beijing 54坐標(biāo)系，Xi’an 80坐標(biāo)系的橢球基準(zhǔn)面不同，并且由于投影的局限性，使得全國各地不存在一套全國通用的轉(zhuǎn)換參數(shù)，每個地方轉(zhuǎn)換參數(shù)不一樣。由于GPS采用的是WGS-84坐標(biāo)系，而我國采用的是Beijing 54，Xi’an 80坐標(biāo)系，不同坐標(biāo)系的樣地點數(shù)據(jù)導(dǎo)入手持式GPS儀時，先要確定該區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)[17-19]。

2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

貢山獨龍族怒族自治縣森林資源二類調(diào)查樣地點布設(shè)采用xi’an 80高斯平面直角坐標(biāo)系，根據(jù)森林資源連續(xù)清查樣地的變動系數(shù)，計算出布點數(shù)724個，即橫坐標(biāo)每2 km、縱坐標(biāo)每3 km距離布置一個樣地?，F(xiàn)以貢山縣樣地數(shù)據(jù)和etrex 301手持式GPS儀為例，詳細(xì)介紹借助Microsoft Excel 20XX， MapSource、GIS Office軟件，把724個樣地點導(dǎo)入手持式GPS儀的方法。

3 樣地點批量導(dǎo)入手持式GPS儀方法步驟

把點SHP文件轉(zhuǎn)換成GPX文件有2種方法：第一種方法是把SHP文件借助于GIS Office軟件轉(zhuǎn)換成CSV文件，轉(zhuǎn)換成GPX文件；第二種方法是把SHP文件轉(zhuǎn)換為XLS文件，保存為為CSV文件，再轉(zhuǎn)換成GPX文件，利用MapSource軟件導(dǎo)入到手持式GPS儀(圖1)。

3.1 方法一：SHP文件→CSV文件→GPX文件

3.1.1 SHP文件→CSV文件

1)把貢山縣森林樣地點1.shp在ArcGIS 10.0軟件中打開。1.shp屬性表的格式為圖2所示。

要改變當(dāng)前語文名著導(dǎo)讀的現(xiàn)狀，最為重要的是改變廣大語文教師的教學(xué)觀念，讓其從思想上重視名著導(dǎo)讀教學(xué)，同時要明白名著導(dǎo)讀教學(xué)是一項長期能力的培養(yǎng)，并不能得到立竿見影的效果，所以教師對學(xué)生要有耐心，遵循教育培養(yǎng)的規(guī)律。筆者根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗，提出了一些自己的對策。

圖1 樣地點批量導(dǎo)入手持式GPS儀流程Fig.1 Process of batch input of plots coordinates into handheld GPS

圖2 樣地1.shp屬性表的格式Fig.2 Format of shp property table of plot 1

2)打開GIS Office軟件，點擊菜單欄“文件”下面的導(dǎo)入(I)…，打開導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)對話框，文件類型選擇圖形文件(*shp)。選擇1.SHP文件，如圖3所示。點擊打開按鈕，彈出坐標(biāo)系統(tǒng)對話框，選擇添加編輯好的Xi’an 80坐標(biāo)系，然后單機(jī)確定，即完成了樣地點數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入GIS Office軟件。

3)單擊GIS Office 軟件菜單欄“文件”下“導(dǎo)出(E)…”按鈕，彈出導(dǎo)出向?qū)υ捒?，在請選擇導(dǎo)出類型的下拉框中選擇GIS CSV文件(*.csv)。對方案列、GIS數(shù)后面的參數(shù)保持默認(rèn)，選中點前面的復(fù)選框，單擊OK按鈕，彈出導(dǎo)出GIS數(shù)據(jù)對話框，文件名后輸入樣地，單擊保存，即完成了1.shp文件到樣地.csv文件的轉(zhuǎn)換。

3.1.2 CSV文件→GPX文件

1)打開GIS Office 軟件，點擊菜單欄“文件”下的“導(dǎo)入(I)…”按鈕，把樣地.csv導(dǎo)入到GIS Office 軟件中，如圖4所示。

2)單擊GIS Office 軟件菜單欄“文件”下“導(dǎo)出(E)…”按鈕，彈出導(dǎo)出向?qū)υ捒?，?dǎo)出類型下選擇GPX文件(*.gpx)，單擊OK按鈕，彈出導(dǎo)出GIS數(shù)據(jù)對話框，文件名輸入樣地。單擊保存，即完成了樣地.csv到樣地.gpx文件的轉(zhuǎn)換，GPX文件的生成。

圖3 導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)界面Fig.3 Interface of input GPS data

圖4 GIS Office導(dǎo)入界面Fig.4 Interface of input GIS Office

3.2 方法二：SHP文件→XLS文件→CSV文件→GPX文件

3.2.1 SHP文件→XLS文件→CSV文件

打開ArcMap，添加1.shp樣地數(shù)據(jù)，然后打開 1.shp文件的屬性表，選中所有屬性，將表導(dǎo)出類型選擇為dBASE表，單擊保存。右擊保存好的后綴為.dbf的文件，在彈出的打開方式(H)點擊，選擇Microsoft Excel 2003軟件，單擊菜單欄“文件”下另保存為；將.dbf文件保存為.xlsx或.xls文件。打開保存好的樣地.xlsx文件，將格式設(shè)置為如圖5所示，單擊菜單欄“文件”下另保存為，彈出另存為對話框，在文件名輸入樣地，保存類型選擇CSV(逗號分隔)，單擊保存。如果對坐標(biāo)X、Y不是很熟悉，在X、Y坐標(biāo)后統(tǒng)一添加?xùn)|(E)、北(N)。在Y數(shù)據(jù)后統(tǒng)一添加字母N：在F2單元格輸入=C2&"N"，然后單機(jī)輸入，下拉填充格式，即在Y坐標(biāo)后同一添加了字母N。將X數(shù)據(jù)后統(tǒng)一添加字母E：在G2單元格輸入=D2&"E"，然后單機(jī)輸入，下拉填充格式，即在X坐標(biāo)后統(tǒng)一添加了字母E。然后將F列、G列數(shù)據(jù)選擇性粘貼到對應(yīng)的Y列、X列，即完成了在Y坐標(biāo)后統(tǒng)一添加了N，X坐標(biāo)后統(tǒng)一添加了E。單擊菜單欄“文件”下另保存為，彈出另存為對話框，在文件名輸入樣地1，保存類型選擇CSV(逗號分隔)，單擊保存，完成了CSV文件生成(圖6)。

3.2.2 CSV文件->GPX文件

打開安裝好的GIS Office軟件，在GIS Office軟件里完成坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，點擊菜單欄“文件”下的“導(dǎo)入(I)…”，彈出導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)對話框，選擇生成的樣地.csv文件，然后單擊打開，彈出CSV導(dǎo)入配置對話框。在請選擇坐標(biāo)系統(tǒng)下選擇配置好的Xi’an 80坐標(biāo)系，然后點擊導(dǎo)入。單擊菜單欄 “文件”下的“導(dǎo)出(E)…”，彈出導(dǎo)出向?qū)υ捒?，在選擇導(dǎo)出類型框選擇GPX文件(*.gpx),點擊OK按鈕，彈出導(dǎo)出GIS數(shù)據(jù)對話框，選擇需要保存GPX文件的存儲位置和文件名，然后單擊保存，就完成了GPX文件的生成。

圖5 格式設(shè)置Fig.5 Format Settings

3.3 樣地GPX數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入手持式GPS儀

打開安裝好的MapSource 軟件，點擊菜單欄“File”下的“Open…”，彈出Open對話框，選擇樣地.gpx文件，點擊打開，即完成了樣地點位坐標(biāo)數(shù)據(jù)在MapSource軟件中的加載。把已設(shè)置好系統(tǒng)參數(shù)的手持式GPS儀開機(jī)并連接至電腦，然后選擇 MapSource 軟件中菜單欄中“Utilities”下的“Get Unit ID…”，彈出Get Unit ID對話框，然后點擊Find Device設(shè)備，找到你的GPS設(shè)備，在發(fā)送的內(nèi)容下勾選航點，點擊發(fā)送，即完成了樣地點位數(shù)據(jù)在手持GPS儀中的批量導(dǎo)入。

圖6 CSV文件生成Fig.6 Generation of CSV file

4 結(jié)論

通過上述2種方法，從SHP文件到GPS通用的GPX文件的生成，然后利用MapSource軟件把數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入GPS儀，這2種方法各有優(yōu)缺點。方法一是直接把SHP數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS Office軟件，生成CSV文件，然后再把CSV文件導(dǎo)入GIS Office 軟件，導(dǎo)出GPX文件。優(yōu)點是操作簡單，缺點主要是SHP數(shù)據(jù)在GIS Office軟件里不能直接導(dǎo)出GPX文件，需要導(dǎo)入2次才能生成GPX文件，數(shù)據(jù)量大時，需要多花費一些時間；第二種方法是把SHP數(shù)據(jù)生成XLS數(shù)據(jù)，另存為CSV文件，導(dǎo)入GIS Office軟件，然后導(dǎo)出為GPX文件。缺點是步驟多一些，優(yōu)點是通用性好，除了SHP數(shù)據(jù)來源，其他來源的數(shù)據(jù)能在EXCEL中使用，都能批量導(dǎo)入到手持式GPS儀中。經(jīng)過多次試驗與實踐，此方法穩(wěn)定可靠，短時間內(nèi)能完成大量數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入，較大地提高了工作效率。

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Batch Input of Rectangular Coordinates into Handheld GPS Based on GIS Office and MapSource Software

JIANG Jianfa1, QIAO Zhiguo2

(1.Dali Branch, Yunnan Institute of Forestry Investigation and Planning, Dali, Yunnan 671000, China; 2 Dali Institute of Water conservancy and Hydropower Survey and Design, Dali, Yunnan 671000,China )

This paper introduced the performance, characteristics and coordinate conversion principle of ArcGIS, MapSource and Unistrong GIS Office software, and analyzed the problems existing in the current conversion of geographic coordinates. The case study of plots coordinates of forest resource inventory in Gongshan county generated navigation information of GPX interchange format commonly used by handheld GPS with EXCEL, GIS Office software, inputed navigate point in bulk into handheld GPS based on MapSource software, which solved the problem that MapSource and GPS could not batch input navigate point coordinate, and greatly increased the efficiency of geological working.

handheld GPS; rectangular coordinates; batch input; GIS Office; MapSource

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.04.003

S758；P208；P228.4；TP31

A

1671-3168(2017)04-0011-06

2017-02-08.

姜健發(fā)(1985-)，男，云南劍川人，助理工程師.研究方向為林業(yè)規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)在林業(yè)資源中的應(yīng)用.

喬志國(1985-)，男(白族)，助理工程師.研究方向為大地測量、工程測量的應(yīng)用.